Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Разработка технологии экологической ремедиации техногенно-нарушенных земель на примере зоны воздействия Волгоградского нефтеперерабатывающего завода

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Разработка технологии экологической ремедиации техногенно-нарушенных земель на примере зоны воздействия Волгоградского нефтеперерабатывающего завода"

На правах рукописи

Карпов Андрей Викторович

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ РЕМЕДИАЦИИ ТЕХНОГЕННО-НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ НА ПРИМЕРЕ ЗОНЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВОЛГОГРАДСКОГО НЕФТЕПЕРЕРАБАТЬШАЮЩЕГО ЗАВОДА

Специальность 06.01.02 - Мелиорация, рекультивация и охрана земель

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

. 5 ДЕК 2013

005542173

Волин-рад - 2013

005542173

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный аграрный

университет»

Научный руководитель: Овчинников Алексей Семенович,

доктор сельскохозяйственный наук, профессор, член-корреспондент РАСХН, Заслуженный работник высшей школы РФ

Официальные оппоненты: Лобойко Владимир Филиппович

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный аграрный университет», заведующий кафедрой «Комплексное использование водных ресурсов и экология», Заслуженный эколог РФ; Сметании Владимир Иванович доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет природообустройства», заведующий кафедрой «Организация и технологии строительства объектов природообустройства»

Ведущая организация - ГНУ Всероссийский научно-исследовательский

институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костикова

Защита состоится 23 декабря 2013 г. в 13 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 220.008.02 при ФГБОУ ВПО "Волгоградский государственный аграрный университет" по адресу: 400002, г. Волгоград, пр. Университетский, 26, зал заседания ученого совета.

С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный аграрный университет».

Автореферат разослан 21 ноября 2013 года и размещен на официальных интернет-сайтах ВАК РФ и ВолГАУ.

Ученый секретарь диссертационного совета

Ряднов Алексей Иванович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Предприятия нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности являются одними из основных источников загрязнения компонентов окружающей среды, в частности, земель. По оценкам специалистов, в мире ежегодно добывается 2 млрд. 500 млн. тонн нефти, при этом около 45-50 млн. тонн нефти, или примерно 2 % теряется, половина из которой попадает на сушу. В результате хозяйственной и иной деятельности нарушаются естественные процессы самоочищения природной среды, т. е. наблюдается деградация территорий, нуждающихся в восстановлении.

В природоохранной практике существуют различные способы рекультивации нефтезагрязненных почв, ни один из которых не является совершенным. В этой связи актуальна разработка и реализация технологий, позволяющих добиться экологически и экономически приемлемых результатов.

Разработанная технология экологической ремедиации техногенно-нарушенных земель зоны воздействия Волгоградского нефтеперерабатывающего завода является экологически безопасной, экономически эффективной и технологически доступной.

Степень разработанности темы. В СССР в конце 50-х годов XX века зародилось новое научно-практическое направление в области охраны окружающей среды — рекультивация нарушенных земель.

К настоящему времени разработаны и реализованы работы по рекультивации нарушенных земель по следующим направлениям:

- рекультивация химически загрязненных земель;

- рекультивация земель, загрязненных нефтепродуктами и нефтью;

- рекультивация земель, загрязненных тяжелыми металлами;

- рекультивация земель, загрязненных пестицидами;

- рекультивация нарушенных земель свалками;

- рекультивация и обустройство полигонов ТБО;

- рекультивация земель, нарушенных при подземных горных работах, при строительстве и эксплуатации линейных сооружений.

Существующие технологии восстановления почв: механические, физико-химические и биологические, как правило, применяются изолировано друг от друга и не являются универсальными. В связи с этим назрела необходимость разработки комплексной технологии ремедиации техногенно-нарушенных земель, позволяющей осуществлять детсксикацию нефтезагрязненных почв, улучшать их физико-химические и биологические свойства.

Цель работы - экологическая ремедиация нефтезагрязненных земель с целью их возврата в; хозяйственный оборот на примере зоны воздействия Волгоградского нефтеперерабатывающего завода.

Задачи исследований:

- осуществить, аналитический обзор существующих способов, методов, п{>епаратов для рекультивации не^ггезагрязненных земель;

- провести исследования экологического состояния почвенного покрова территорий зоны воздействия ООО "ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка": территории размещения комплекса очистных сооружений (далее — ОС); территории санитарно-защитной зоны (далее — СЗЗ) и территории размещения полигона твердых промышленных отходов (дапее - ТПО);

- разработать препараты на основе природных минералов для биореме-диации техногенно-нарушенных земель;

- разработать технологию экологической ремедиации нефтезагрязненных земель, состоящей из двух этапов: биоремедиация и фиторемедиация почв;

- разработать технические и агротехнические мероприятия по реализации технологии экоремедиации земель;

- провесит опытно-промышленную апробацию технологий экоремедиации нефтезагрязненных загрязненных земель, отличающихся применяемыми препаратами (один на основе вермикулита, другой - перлита);

- определить наиболее эффективное сочетание препарата и фиторемсди-анта, используемых в технологии экологической ремедиации нефтезагрязнен-ных земель;

- на основе компьютерного моделирования процессов биоремедиации и фиторемедиации нефтезагрязненных земель получить функции прогнозирования поведения экосистемы при реализации разработанной технологии;

- провести оценку эколого-экономического эффекта от реализации разработанной технологии.

Научная новизна работы:

- впервые разработана технология экоремедиации нефтезагрязнсиных земель, основанная на двух взаимодополняющих и взаимосвязанных этапах: био-ремедиация и фиторемедиация;

- разработана технологическая схема поэтапной реализации технологии экоремедиации техногенно-нарушенных земель;

- для восстановления нефтезагрязненных почв созданы эффективные и инвестиционно привлекательные ремедианты на основе минералов природного происхождения, обладающие высокой скоростью деструкции углеводородов нефти и возможностью очистки земель с очень высоким уровнем загрязнения!;

- построены регрессионные модели зависимости процессов биоремедиации и фиторемедиации нефтезагрязненных земель от времени;

- получены функции прогнозирования поведения экосистемы при реализации разработанной технологии экоремедиации.

Теоретическая и практическая значимость работы заключается в том,

что:

- результаты диссертационной работы могут быть использованы в учебном процессе кафедры "Мелиорации земель и природообустройство" Волгоградского государственного аграрного университета;

- полученные функции прогнозирования поведения экологической системы могут быть использованы экологическими службами нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприяти й (в том числе и отделом экологии Волге-

градского нефтеперерабатывающего завода) при моделировании процессов загрязнения и очистки техногенно-нарушенных земель;

- возможность внедрения разработанной технологии экоремедиации неф-тезагрязненных земель рекомендована к рассмотрению на техническом совете ООО "ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка".

Промышленное применение данной технологии позволит за счет значительного снижения содержания нефтепродуктов в почве улучшить, состояние земель в зоне влияния промышленных предприятий, а также за счет восстановления естественного состояния земель сократить площадь нефтезагрязненных территорий.

Методология и методы исследований. Теоретические исследования основаны на аналитическом обобщении известных научных и технических результатов. Экспериментальные исследования выполнены с использованием стандартных и частных методик с последующей компьютерной обработкой с применением лицензированной программы "РТС Ма&сас! 14.0". Исчисление размера предотвращенного вре^а, причиненного почвам, осуществлялось согласно утвержденной "Методики исчисления размера вреда, причиненного почвам, как объекту охраны окружающей среды".

Положения, выносимые на защиту:

- технология экологической ремедиации техногенно-нарушенных земель и принципы ее реализации;

- препарат на основе природного минерала (вермикулита) для биореме-диации земель, загрязненных нефтепродуктами;

- регрессионные модели зависимости процессов биоремедиации и фито-ремедиации нефтезагрязненных земель от времени, заключающиеся в применении препарата на основе вермикулита и сахарного сорго.

Степень достоверности и апробация результатов обоснована и подтверждена:

- результатами лабораторных исследований, полученных в аккредитованной лаборатории ООО "ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка";

- построенными регрессионными моделями зависимости процессов био-ремедиации и фиторемедиации земель от времени и функциями прогнозирования поведения экосистемы при реализации комплексной технологии экореме-диации нарушенных земель;

- полученными в ходе проведения регрессионного и корреляционного анализов результатами экспериментальных исследований с применением лицензированной программы "РТС МаЛсас! 14.0";

- результатами исчисления размера предотвращенного вреда, причиненного почвам, рассчитанного согласно утвержденной "Методики исчисления размера вреда, причиненного почвам как объекту охраны окружающей среды".

Научные положения диссертационной работы докладывались на международных научно-практических конференциях: "Мелиорация в России - традиции и современность" (Москва, 2012 г.), "Интеграция науки и производства. Стратегия устойчивого развития АПК России в ВТО" (Волгоград, 2013 г.), "Актуальные проблемы социально-экономического развития Прикаспийского региона в условиях инновационной экономики" (Элиста, 2012 г.), "Экологические проблемы природных и урбанизированных территорий" (Астрахань, 2012 г.), "Экологическая безопасность регионов России и риск от техногенных аварий и катастроф" (Пенза, 2012 г.); на международной научной конференции "Качество внутреннего воздуха и окружающей среды" (Будапешт, 2012 г.).

По материалам диссертации опубликовано 16 научных работ, в том числе 3 статьи — в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК РФ, и 1 монография общим объемом - 33,32 п.л. (5,34 пл. приходятся на долю автора).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, степень ее разработанности, с^юрмулированы цель, задачи, научная новизна, теоретическая и пршггическая значимость работы, описан личный вклад автора, приведены сведения о достоверности и апробации результатов исследований.

В первой глапе представлен аналитический обзор литературы и источников по проблеме существования техногенно-нарушенных земель, в частности, загрязненных нефтепродуктами, в Российской Федерации (на территории Волгоградской области) и за рубежом. Рассмотрены различные механические, фи-зико-хшшческие и биологические методы рекультивации нефтезагрязненных земель с выявлением их особенностей, преимуществ и недостатков. Проведено сравнение известных биопрепаратов, предназначенных для рекультивации нарушенных земель, представлены их наиболее важные свойства, проявляемые при осуществлении биоремедиации почв.

Проведенный анализ литературных источников показал, что не существует единой универсальной технологии ремедиации земель, загрязненных нефтепродуктами. В этой связи нам было важно разработать технологию экореме-диацик техногенно-нарушенных земель, предназначенную не только для деток-сикации загрязненных земель, но и их оптимизации с целью возврата в хозяйственный оборот и соответствующую требованиям рационального землепользования.

Во »торой главе представлены методы практического исследования, теоретического анализа полученных результатов, а также схема проведения экспериментальных исследований.

В качестве методов практического исследования применялись лабораторные и полевые, а в процессе осуществления теоретического анализа полученных данных применялись компьютерная программа "РТС МаШсас! 14.0" и утвержденная Методика исчисления размера вреда, причиненного почвам.

При проведении опытно-промышленных исследований применялись фи-

зико-химические (лабораторные) методы для анализа проб почв. В основу полевых исследований были положены методы биотестирования разработанной технологии, методы био- и фиторемедиации нарушенных земель.

В третьей главе изложены результаты экологической оценки состояния почво-грунтов трех основных территорий зоны воздействия Волгоградского нефтеперерабатывающего завода: территорий размещения комплекса ОС, СЗЗ и полигона ТПО.

В ходе проведенных исследований автором было установлено, что земли изученных территорий содержат нефтепродукты, концентрация которых превышает установленный норматив (1000 мг/кг),

В четвертой главе представлена разработанная технология экологической ремедиации нефтезагрязненных земель, принцип ее реализации и результативность.

Технология экоремедиации нефтезагрязненных земель состоит из двух этапов: биоремедиация и фиторемедиация техногенно-нарушенных земель.

Этап биоремедиации земель призван осуществить детоксикацию земель и улучшить физико-химические свойства почв. Он заключается в разработке препаратов на основе природных минералов. Разработано два препарата, отличающихся друг от друга основным компонентом: в одном присутствует вермикулит, а в другом - перлит. Остальные составляющие препаратов одинаковые.

1. Препарат содержит вермикулит - 75-95 мае. %, сапропель - 3,011,78 мае. %, воду - 3,2-11,36 мае. %, мочевину - 0,1-0,5 мае. %, янтарную кислоту - 0,01-0,05 мае. %.

2. Препарат содержит перлит - 75-95 мае: %, сапропель - 3,0-11,78 мае. %, воду - 3,2-11,36 мае. %, мочевину - 0„1-0,5 мае. %, янтарную кислоту -0,01-0,05 мае. %.

Этап фиторемедиации нефтезагрязненных земель способен произвести деградацию остаточного количества углеводородов нефти в процессе механизмов фитодеградации и ризодеградацин. В качестве фиторемедиантов были выбраны следующие тест-культуры - сахарное сорго и люцерна.

Разработанная технология экологической ремедиации нефтезагрязненных земель реализуется по двум направлениям:

1. Технология биоремедиации: доставка препарата -» распределение по территориям, земли которых подлежат ремедиации-» запахивание препарата в нефтезагрязненные земли-»увлажнение земель.

2. Технология фиторемедиапии: посев культуры-»полив ры -» покос и уборка -»■ переработка биоматериала.

Проанализировав экспериментальные данные процесса биоремедиации нефтезагрязненных земель территории размещения комплекса ОС, на которых применялись препараты на основе вермикулита и перлита, были получены функции, аппроксимирующие изменение концентрации нефтепродуктов в почве по времени, рисунки 1 и 2.

Рисунок 1 - Влияние препаратов на концентрацию нефтепродуктов в почве территории

размещения комплекса ОС (сплошная линия - препарат на основе вермикулита, пунктир - препарат на основе перлита)

С(/) = -

8764

1 + 0,107-Г

(препарат на основе вермикулита), (1)

с«— 1 + 0,102-^

(препарат на основе перлита), (2)

Рисунок 2 - Данные измерений и аппроксимирующие функции процесса фитореме-диации нефтезагрязненных земель территории размещения комплекса ОС с внесенными препаратами на основе вермикулита - (пи сплошная линия) и перлита - (Д и пунктирная линия)

Я(/) = 0,15->и4 (препарат на основе вермикулита), (3)

#(0='0,55 (препарат на основе перлита),

(4)

Параметр а непосредственно связан с начальной концентрацией нефтепродуктов в почве, а параметр Ъ характеризует скорость биоремедиации.

Предложенные функции (1, 2) достаточно хорошо коррелируют со всеми данными - коэффициент корреляции г > 0,97.

Для дальнейшей оценки эффективности биоремедиационного этапа технологии экоремедиации техногенно-нарушенных земель применялся метод биотестирования. В качестве тест-культур использованы сахарное сорго и люцерна. Сравнительный анализ результатов биотестирования показал, что сахарное сорго является более эффективной культурой для фиторемедиации и, в дальнейшем, будет рассматриваться в качестве основного фиторемедианта.

В случае фиторемедиации с использованием сахарного сорго, по результатам проведенных измерений и после регрессионного анализа, были получены функции (3, 4), описывающие как зависимость высоты стебля от времени, так и сам процесс фиторемедиации. Коэффициенты корреляции г ^ 0,99.

Рост корневой системы и всей культуры в целом позволили снизить концентрацию нефтепродуктов в почве до значений, представленных в таблице 1.

Таблица 1 - Результаты процесса фито- и ргоодеградации остаточного _количества углеводородов нефти в почве сахарным сорго_

Препарат Территория Концентрация нефтепродуктов в почве, мг/кг

на основе вермикулита ОС 1541

на основе перлита 1932

Проанализировав поведение всей технологии экоремедиации техногенно-нарушенных земель, выявлена зависимость результатов биоремедиации почвы физиологических показателей сахарного сорго фиторемедиации почвы.

Проанализировав экспериментальные данные процесса биоремедиации нефтезагрязненных земель территории размещения СЗЗ, на которой применялись препараты на основе вермикулита и перлита, были получены функции, аппроксимирующие изменение концентрации нефтепродуктов в почве по времени, рисунки 3 и 4.

I - 115

V *

** ОД

Ге

| 65

"V

N 4 Ч ----

N

——.

1: 1. Г/Ш1

16

20

Рисунок 3 - Влияние препаратов на концентрацию нефтепродуктов в почве территории СЗЗ (сплошная линия — препарат на основе вермикулита, пунктир - препарат на основе перлита)

122,273

С(0=-

ират на о<

С(0=:

1 + 0,051/

(препарат на основе вермикулита), (5) 115,772

Рисунок 4 - Данные измерений и аппроксимирующие функции процесса фиторемедиа-ции нефтезагрязненных земель территории размещения СЗЗ с внесенными препаратами на основе вермикулита - (а и сплошная линия) и перлита - (Д и пунктирная линия)

#(0 = 0,36-/и

(препарат на основе вермикулита), (7)

Я(/) = 0,3-/1'07 (препарат на основе перлита). (8)

1 + 0,076-/

(препарат на. осноое перлита), (6) Предложенные функции (5, б) достаточно хорошо коррелируют со всеми

да.нными - коэффициент корреляции г > 0,97.

Для оценки эффективности биоремедиационного этапа также был применен метод биотестирования с использованием сахарного сорго и люцерны. Сравнительный анализ результатов биотестирования показал, что сахарное сорго является более эффективной культурой для фиторемедиации и, в дальнейшем, будете рассматр иваться в качестве основного фиторемедианта.

По р>езультатам проведенных измерений и регрессионного анализа, были получены функции (7, 8), описывающие как зависимость высоты стебля от времени, так и сам процесс фиторемедиации. Коэффициенты корреляции г >0,97.

Рост корневой системы и всей культуры в целом позволили снизить концентрацию нефтепродуктов в почве до значений, представленных в таблице 2. Таблица 2 - Результаты процесса фито- и ризодеградации остаточного количества

Преиарггг Территория Концентрация нефтепродуктов в почве, мт/кт

на основе вермикулита СЗЗ 39

на основе перлита 38

Проанализировав экспериментальные данные процесса биоремедиации нефтезагрязненных земель территории размещения полигона ТПО, на которой применялись препараты на основе вермикулита и перлита, были получены функции, аппроксимирующие изменение концентрации нефтепродуктов в почве по времени (рис. 5 и 6).

иг.

I 5 t

| 0,5 й

О

\ ПДК^ь,

о

8 12 I. сутки

20

24

Рисунок 5 - Влияние препаратов на концентрацию нефтепродуктов в почве территории размещения полигона ТПО (сплошная линия - препарат на основе вермикулита,

точки - препарат на основе перлита)

С(0 = :

1528

1 + 0,667^

(препарат на основе вермикулита), (9)

с(0=- 1528

Рисунок 6 - Данные измерений и аппроксимирующие функции процесса фиторемедиа-ции нефтезагрязненных земель территории размещения полигона ТПО с внесенными

препаратами на основе вермикулита - (о и сплошная линия) и перлита - (Д и пунктирная линия)

//(0 = 0,2 •*'>24 (препарат на основе вермикулита), (11)

Я(Г) = 2,5-КГ3-/4'2 (препарат на основе перлита). (12)

1 + 0,667 -г (препарат на основе перлита), (10) Предложенные функции (9, 10) достаточно хорошо коррелируют со всеми

данными - коэффициент корреляции г > 0,98.

Для оценки эффективности биоремедиационного этапа также был применен метод биотестирования с использованием сахарного сорго и люцерны. Сравнительный анализ результатов биотестйрования показал, что сахарное сорго является более эффективной культурой для фиторемедиации и, в дальнейшем, будет рассматриваться в качестве основного фиторемедианта.

В случае фиторемедиации с использованием сахарного сорго, по результатам проведенных измерений и после регрессионного анализа, были получены

функции (11, 12), описывающие как зависимость высоты стебля от времени, так и сам процесс фиторемедиации. Коэффициенты корреляции г >0,96.

В представленных результатах можно отметить некоторую особенность: наибольшая скорость биоремедиации наблюдается на территории размещения полигона ТПО, где начальная загрязненность больше, чем на территории размещения СЗЗ, но гораздо меньше, чем на территории размещения комплекса ОС. Этот факт можно объяснить существованием наиболее оптимальных экологических условий в педосфере территории размещения полигона ТПО для нефтеокисляюших микроорганизмов, присутствующих в разработанных препарата«. Согласно закону оптимума на данной территории степень благоприятности экологического фактора достигает максимума.

Рост корневой системы сахарного сорго и всей культуры в целом позволили уменьшить концентрацию нефтепродуктов в почве до значений, представленных в таблице 3.

Таблица 3 - Результаты процесса фито- и ризодеградации остаточного количества

углеводородов нефти в почве сахарным сорго

Препарат Территория Концентрация нефтепродуктов в почве, мг/кг

на основе вермикулита полигон ТПО 47

на основе перлита 92

Табличные данные свидетельствуют об эффективности фиторемедиаци-онного этапа технологии экологической рсмедиации нефтезагрязненных земель территории размещения полигона ТПО.

. Технология экологической ремедиации техногенно-нарушенных земель зоны воздействия Волгоградского нефтеперерабатывающего завода, заключающаяся в применении препарата на основе вермикулита и сахарного сорго оказалась эффективной на всех территориях с разным уровнем загрязнения, позволяющей проводить детоксикацию и оптимизацию загрязненных земель.

В тягой главе представлены результаты расчета эколого-экономического эффекте, от применения разработанной технологии экоремедиации земель.

В качестве эколого-экономического эффекта автором принята разность между величиной предотвращенного ущерба от загрязнения почв нефтепродуктами, размер которого определяется в соответствии с утвержденной государственной методикой, и прямыми затратами на реализацию мероприятий по очистке нефтезагрязненных земель.

Расчет предполагаемого ущерба от загрязнения почв нефтепродуктами осуществляется по формуле:

где: 5 - площадь загрязненного участка (м2); С„- степень химического загрязнения, определяемая в соответствии с утвержденной методикой; Кг- показатель в зависимости от глубины химического загрязнения или порчи почв, определяемый в соответствии с утвержденной методикой; Квсх- показатель в зависимости от категории земель и целевого назначения, на которой расположен загрязненный участок, определяемый в соответствии с утвержденной методикой; Тх - такса для исчисления размера вреда, определяемая в соответствии с утвержденной Методикой (руб./м2).

Результаты расчета предполагаемого ущерба от загрязнения нефтепродуктами почв территории размещения комплекса ОС и полигона ТПО до и после применения разработанной технологии представлены в таблицах 4,5.

Таблица 4 - Исчисление в стоимостной форме размера предполагаемого ущерба при исход_ном загрязнении нефтепродуктами почв территории ОС и полигона ТПО

Показатель ОС Полигон ТПО

с„ 2,0 1,5

S, м2 830 ООО 218 400

Кг 1,3 1,5

исх I 4 1

Т%, руб./м2 550 550

УЩ^.руб- 1 186 900 000 270 270 000

Таблица 5 - Исчисление в стоимостной форме размера предполагаемого ущерба после ре:ши-_зации технологии экоремедиащии на территории ОС__

Показатель ОС

с„ 1,5

S, м2 830 000

Кг 1,3

к«« 1

Т„ руб./м2 550

УЩ^.руб. 890 175 000

Таким образом, после применения разработанной технологии на территории ОС удалось снизить концентрацию нефтепродуктов с 5-го уровня (очень высокого) до 2-го уровня (низкого) загрязнения почв. Показатель остаточного вреда в стоимостной форме остался равен 890 175 ООО рублей. Таким образом, предотвращенный ущерб от загрязнения территории ОС составил 296 725 ООО рублей.

Применение разработанной технологии экоремедиации загрязненных земель территории полигона ТПО позволило снизить ущерб почвам до нуля, так как уровень загрязнения земель достиг 1 -го уровня (допустимого). Таким образом, предотвращенный ущерб оказался равным ущербу, рассчитанному при исходном содержании нефтепродуктов, и составил 270 270 ООО рублей.

Для определения эколого-экономического эффекта разработанной и рекомендованной к внедрению технологии экоремедиации нефтезагрязненных земель, были просчитаны все затраты на реализацию природоохранных мероприятий по очистке земель. Затраты были рассчитаны исходя из затрат на эксплуатацию и обслуживание техники для проведения комплекса работ по экоремедиации, а также затрат на получение препарата, покупку семян и на полив.

Прямые затраты на реализацию этапов по экоремедиации нефтезагрязненных почв территории размещения комплекса ОС составили 19 105 250 рублей. Прямые затраты на реализацию аналогичных работ на полигоне ТПО составили 7 608 340 рублей.

Таким образом, эколого-экономический эффект от применения новой технологии экоремедиации загрязненных почв на территории ОС и полигона ТПО, составил 277 619 750 рублей (334,48 рублей на 1 м2 площади) и 262 661 660 рублей (1202,66 рублей на 1 м2 площади) соответственно.

17

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Аналитический обзор технических разработок показал, что совершенных технологий рекультивации нарушенных земель не существует. Это позволило провести комплексные исследования в области восстановления нефтезаг-рязненных почв и разработать технологию экологической ремедиации.

2. Проведена экологическая оценка состояния почвенного покрова территорий зоны воздействия ООО "ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка" в 20092011 г.г. которая показала, что земли территории размещения комплекса очистных сооружений соответствуют очень высокому уровню загрязнения нефтепродуктами, земли территории размещения полигона твердых промышленных отходов относятся к среднему уровню; земли территории размещения санитарно-защитной зоны соответствуют низкому уровню -загрязнения по нефтепродуктам.

3. Разработаны препараты (ремедианты) на основе минералов природного происхождения - вермикулита и перлита для биоремедиации земель, загрязненных нефтепродуктами.

4. Разработана технология экоремедиации загрязненных земель зоны воздействия ООО "ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка", основанная на двух этапах - биоремедиация нефтезагрязненных земель с применением нового препарата на основе вермикулита и фиторемедиация почв сахарным сорго.

5. Разработаны технические и агротехнические мероприятия по реализации биоремедиационного и фиторемедиационного этапов восстановления загрязненных земель, положенных в основу технологической схемы поэтапного применения разработанной комплексной технологии ремедиации.

6. Проведена опытно-промышленная апробация разработанных технологий экоремедиации нефтезагрязненных земель, отличающихся применяемыми препаратами, один на основе вермикулита, другой - перлита.

7. Апробация выявила, что технология экоремедиации земель с применением препарата на основе вермикулита (биоремедиационный этап) и сахарного сорго (фиторемедиационный этап) оказалась более эффективной на всех участках с разным уровнем загрязнения.

8. На основе компьютерного моделирования процессов биоремедиации и фиторемедиации техногенно-нарушенных земель зоны воздействия Волгоградского нефтеперерабатывающего завода, получены функции прогнозирования поведения экосистемы при реализации разработанной технологии.

9. Реализация технологии экологической ремедиации нефтезагрязненных земель территории размещения комплекса очистных сооружений и полигона твердых промышленных отходов позволит получить эколого-экономический эффект и размере 277 619 750 рублей и 262 661 660 рублей соответственно.

Рекомендации прюизводству

Учитывая высокий эколого-экономический эффект, получаемый от применения разработанной технологии экологической ремедиации загрязненных нефтепродуктами земель, данная технология может быть рекомендована к практическому применению на предприятиях по добыче, переработке и транспортировке нефти и нефтепродуктов.

Перспективы дальнейшей разработки темы

- с целью исследования возможности: интенсификации процесса ремедиации нефтезагрязненных земель, необходимо апробировать внесение в состав исследуемого препарата на основе вермикулита искусственно выведенных штаммов высокоактивные аэробные нефтеокисляющих бактерий (Pseudomonas putida, Pseudomonas fluorescens Mycobacterium и др.);

- с целью исследования возможности использования выращенной биомассы фнторемедиантов в народном хозяйстве в качестве кормовой базы или мелиоранта провести дополнительные исследование содержания остаточных загрязнителей в составе зеленной массы и корневой системы сахарного сорго;

- при возможности дальнейшего использования биомассы фнторемедиантов в народном хозяйстве в качестве кормовой базы или мелиоранта, провести дополнительное эколого-экономическое обоснование целесообразности применения полученной биомассы в народном хозяйстве.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ:

1. Карпов, A.B., Превентивная технология загрязнения земель, основанная на переработке нефтешламов с получением инертного грунта [Текст] / A.B. Карпов, O.A. Макаров, Г.К. Лобачева, В.Ф. Желтобрюхов, В.М. Осипов, Н.В. Колодницкая // Вестник ВолгГАСУ. Серия: Строительство и архитектура. -2012. - № 28 (47). - С. 325-331.

2. Карпов, A.B. Экологическое состояние санитарно-защитных зон нефтеперерабатывающих предприятий современных индустриальных городов (на примере Волгограда) [Текст] / A.B. Карпов, В.Ф. Желтобрюхов, Г.К. Лобачева, O.A. Макаров, И.А. Полозова, В.М. Осипов, Н.В. Колодницкая // Социология города. - 2012. - № 2. - С. 20-29.

3. Карпов, A.B. Природные геохимические барьеры - факторы предотвращения химического загрязнения подземных вод [Текст] / A.B. Карпов, Г.К. Лобачева, В.Ф. Желтобрюхов, Н.В. Кслодншцсая, В.М. Осипов, O.A. Макаров, И.Ж. Гучанова, А.И. Филиппова, И.А. Полозова // Вода: химия и экология. -2012.-Х» 11.-С. 3-9.

монографии:

4. Карпов, A.B. Рекультивация техногенно-нарушенных земель и инженерно-мелиоративные подходы к формированию озеленительных территорий для оздоровления окружающей среды [монография] / A.B. Карпов, Г.К.. Лобачева, И.А. Заикин, O.A. Макаров, Н.В. Колодницкая, В.М. Осипов, И.Ж. Гучанова, А.И. Филиппова. Волгоград: Изд-во Е1олГУ, 2012. - 390 с.

в dpyzvx изданиях:

5. Карпов, A.B. Ликвидация шламонакопителя с основами рекультивации техногенно-нарушенных земель [Текст] / A.B. Карпов, Г.К. Лобачева, O.A. Макаров, Н.В. Колодницкая, А.И. Филиппова // Экологическая безопасность регионов России и риск от техногенных аварий и катастроф: сборник статей 30I Международной научно-практическо й конференции - Пенза: Приволжский дом знаний, 2012.-С. 51-53.

6. Карпов, A.B. Принцип реализации технологии восстановления урбанизированных территорий [Текст] / A.B. Карпов, O.A. Макаров, Г.К. Лобачева, В.Ф. Желтобрюхов, В.М. Осипов, Н.В. Колодницкая // Экологические проблемы природных и урбанизированных территорий: материалы V Международной научно-практической конференции — Астрахань, 2012. - С. 155-156.

7. Карпов, A.B. Рекультивация нефтезагрязненных земель в условиях городского хозяйства [Текст] / A.B. Карпов, Г.К. Лобачева, O.A. Макаров// Качество внутреннего воздуха и окружающей среды: материалы X Международной научной конференции - Волгоград: ВолгГАСУ, 2012.-С. 18-24.

8. Карпов, A.B. Рекультивация нефтезагрязненных земель на рабочих площадках ООО "ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка" как способ создания биогеохимического барьера с использованием нанотехнологий [Текст] / A.B. Карпов, O.A. Макаров, Г.К. Лобачева // Вестник ВолГУ. Серия 10: Инновационная деятельность. - 2012. - Вып. 6. - С. 110-118.

9. Карпов, A.B. Рекультивация территории старого полигона ТПО ООО "ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка": применяемые технологии, их эффективность и результативность [Текст] / A.B. Карпов, Г.К. Лобачева, O.A. Макаров // Альманах-2012. - Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2012. - С. 94-100.

10. Карпов, A.B. Рекультивация техногенно-нарушенных земель и инженерно-мелиоративные подходы к формированию озеленительных территорий для оздоровления окружающей среды [Текст] / A.B. Карпов, Г.К. Лобачева, O.A. Макаров, И.Ж. Гучанова, А.И. Филиппова // Альманах-2012. - Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2012. - С. 76-78.

11. Карпов, A.B. Ризо-, фитодеградация углеводородов нефти, содержащихся в почвах промышленной территории г. Волгограда [Текст] / A.B. Карпов, A.C. Овчинников, Г.К. Лобачева, В.Ф. Желтобрюхов, O.A. Макаров, В.М. Осипов, Н.В. Колодницкая // Альманах-2013. - Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2013.-С.51-55.

12. Карпов, A.B. Рекультивация техногенно-нарушенных земель и инженерно-мелиоративные подходы к формированию озеленительных территорий для оздоровления окружающей среды [Текст] / A.B. Карпов, Г.К. Лобачева, O.A. Макаров, И.Ж. Гучанова, А.И. Филиппова// Материалы международной научно-практической конференции: Современные проблемы географии, экологии,

природопользования. — Волгоград: Изд-во ВолГУ, 25-26 апреля 2012.- С. 272274.

13. Карпов, A.B. Способ создания биохимических барьеров путем рекультивации земель, загрязненных продуктами нефтепереработки [Текст] / A.B. Карпов, Г.К. Лобачева, O.A. Макаров, И.Ж. Туманова, А.И. Филиппова // Альма-нах-2012. - Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2012. - С. 44-74.

14. Карпов, A.B. Технология и методы рекультивации земель, нарушенных антропогенной деятельность [Текст] / A.B. Карпов, O.A. Макаров, Г.К. Лобачева, Н.В. Колодницкая, А.И. Филиппова // Актуальные проблемы социально-экономического развития Прикаспийского региона в условиях инновационной экономики: материалы Российско-Казахстанской Международной научно-практической конференции. - Элиста: Изд-во Калм. ун-та, 17-19 мая 2012. - Ч. 2. - С. 55-57.

15. Карпов, A.B. Технология переработки нефтесодержащих отходов и рекультивации территории полигона Волгоградского нефтеперерабатывающего завода [Текст] / A.B. Карпов, A.C. Овчинников, В.В. Бородычев, Г.К. Лобачева, В.Ф. Желтобрюхов, Н.В. Колодницкая И Материалы международной научно-практической конференции: Мелиорация в России — традиции и современность: М.: 24-25 октября 2012.

16. Карпов, A.B. Способ создания биохимических барьеров путем рекультивации земель, загрязненных продуктами нефтепереработки [Текст] / A.B. Карпов, Г.К. Лобачева, O.A. Макаров, И.Ж. Туманова, А.И. Филиппова, Н.В. Колодницкая // Вестник ВолГУ. Серия 10: Инновационная деятельность. - 2012. -Вып. 6.-С. 119-133.

17. Карпов, A.B. Экологическая оценка состояния почвенного покрова на территории размещения комплекса очистных сооружений Волгоградского нефтеперерабатывающего завода [Текст] / A.B. Карпов, A.C. Овчинников, Г.К. Лобачева, O.A. Макаров, В.Ф. Желтобрюхов, Н.В. Колодницкая // Экология России: на пути к инновациям: межвузовский сборник научных трудов. - Астрахань: Изд-во Нижневолжского экоцентра, 2012. - Вып. 6. - С. 163-166.

Карпов Андрей Викторович

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ РЕМЕДИАЦИИ ТЕХНОГЕННО-НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ НА ПРИМЕРЕ ЗОНЫ ВОЗДЕЙСТВ1ЯЯ ВОЛГОГРАДСКОГО НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ЗАВОДА

Специальность 06.01.02 - Мелиорация, рекультивация и охрана земель

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата техничес ких наук

В авторской редакции

Подписано в печать 1:5.11.2013. Формат 60x84'16

Усл.-печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 369. И ПК ФГБОУ ВПО Волгоградский ГАУ «Нива». 400002, Волгоград, пр. Университетский, 26.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата технических наук, Карпов, Андрей Викторович, Волгоград

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАРПОВ АНДРЕЙ ВИКТОРОВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ РЕМЕДИАЦИИ ТЕХНОГЕННО-НАРУШЕНИЫХ ЗЕМЕЛЬ НА ПРИМЕРЕ ЗОНЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВОЛГОГРАДСКОГО НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ЗАВОДА

Специальность 06.01.02 Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Научный руководитель: д-р с./х. наук, профессор ОВЧИННИКОВ А.С.

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

ВОЛГОГРАД-2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ..........................................................................................5

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ИСТОЧНИКОВ И

ЛИТЕРАТУРЫ.....................................................................................11

1.1. Анализ проблемы существования земель, загрязненных нефтепродуктами, в России и за рубежом..............................................................................11

1.2. Анализ проблемы существования земель, загрязненных нефтепродуктами на территории Волгоградской области......................................................17

1.3. Современные механические, физико-химические методы и биологические методы рекультивации нефтезагрязненных земель.......................................20

1.4. Существующие препараты для биоремедиации техногенно-нарушенных

земель...............................................................................................33

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ......................................................42

2.1. Методы практического исследования: лабораторные, полевые.....................................................................................42

2.1.1. Методы физико-химического анализа проб почв (лабораторные).............................................................................................................42

2.1.2. Метод биоремедиации почв на месте (in situ) - (полевой).....................48

2.1.3. Метод биотестирования (полевой)....................................................50

2.1.4. Метод фиторемедиации загрязненных земель (полевой)............................52

2.2. Методы теоретического анализа полученных результатов.........................53

2.2.1. Компьютерная программа "РТС Mathcad 14.0" - основа для построения регрессионных моделей.........................................................................53

2.2.2. Методика исчисления размера вреда, причиненного почвам...............................................................................................55

2.3. Описание схемы проведения экспериментальных исследований

57

ГЛАВА 3. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ТЕХНОГЕННО - НАРУШЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ ЗОНЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ ООО "ЛУКОЙЛ-ВО ЛГОГР АДНЕФТЕПЕРЕР АБОТКА".....................................................60

3.1. Экологическая и инженерно-геологическая характеристика территории расположения нефтеперерабатывающего завода: комплекс очистных сооружений........................................................................................60

3.2. Экологическая оценка состояния почвенного покрова территории размещения санитарно-защитной зоны..............................................................................73

3.3. Экологическая оценка территории размещения полигона твердых промышленных отходов и опыт рекультивации техногенно-нарушенных земель...............................................................................................77

3.3.1. Экологическая и инженерно-геологическая характеристика территории размещения полигона ТПО.......................................................................77

3.3.2. Опыт рекультивации техногенно-нарушенных земель территории старого

полигона ТПО ООО «ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка»........................81

ГЛАВА 4. ТЕХНОЛОГИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ РЕМЕДИАЦИИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ: РАЗРАБОТКА, РЕАЛИЗАЦИЯ, РЕЗУЛЬТАТИВНОСТЬ..........................................................................86

4.1. Двухстадийная технология экоремедиации: биоремедиация и фиторемедиация нефтезагрязненных земель.................................................86

4.1.1. Биоремедиация земель, загрязненных нефтепродуктами, препаратами на основе природных минералов..................................................................86

4.1.2. Сахарное сорго (Sorghum saccharatum) для фиторемедиации земель, загрязненных нефтепродуктами................................................................96

4.2. Технические и агротехнические мероприятия по реализации технологии экоремедиации нефтезагрязненных земель.................................................99

4.2.1. Принцип реализации биоремедиационного этапа технологии экоремедиации нефтезагрязненных земель....................................................................99

4.2.2. Агротехнические мероприятия по реализации фиторемедиационного этапа технологии экоремедиации нефтезагрязненных земель................................100

4.3. Результативность применения разработанной технологии экологической ремедиации техногенно-нарушенных земель зоны воздействия Волгоградского нефтеперерабатывающего завода............................................................101

4.3.1. Результативность применения технологии экоремедиации нефтезагрязненных земель территории размещения комплекса очистных сооружений........................................................................................104

4.3.2. Результативность применения технологии экоремедиации нефтезагрязненных земель территории размещения санитарно-защитной зоны................................................................................................115

4.3.3. Результативность применения технологии экоремедиации нефтезагрязненных земель территории размещения полигона твердых

промышленных отходов........................................................................126

ГЛАВА 5. ЭКО ЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ОТ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ЭКОРЕМЕДИАЦИИ ЗЕМЕЛЬ................138

5.1. Анализ эколого-экономического эффекта от применения разработанных технологий экоремедиации нефтезагрязненных земель на территории размещения комплекса очистных сооружений............................................................138

5.2. Анализ эколого-экономического эффекта от применения разработанных технологий экоремедиации нефтезагрязненных земель на территории размещения

полигона ТПО....................................................................................142

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..................................................................................148

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ...............151

ПРИЛОЖЕНИЕ "ВВЕДЕНИЕ"..............................................................169

ПРИЛОЖЕНИЕ 2.1............................................................................172

ПРИЛОЖЕНИЕ 3.1

175

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Предприятия нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности являются одними из основных источников загрязнения компонентов окружающей среды, в частности, земель. По оценкам специалистов, в мире ежегодно добывается 2 млрд. 500 млн. тонн нефти, при этом около 45-50 млн. тонн нефти, или примерно 2 % теряется, половина из которой попадает на сушу. В результате хозяйственной и иной деятельности нарушаются естественные процессы самоочищения природной среды, т. е. наблюдается деградация территорий, нуждающихся в восстановлении.

В природоохранной практике существуют различные способы рекультивации нефтезагрязненных почв, ни один из которых не является совершенным. В этой связи актуальна разработка и реализация технологий, позволяющих добиться экологически и экономически приемлемых результатов.

Разработанная технология экологической ремедиации техногенно-нарушенных земель зоны воздействия Волгоградского нефтеперерабатывающего завода является экологически безопасной, экономически эффективной и технологически доступной.

Результатом ее реализации является возврат в хозяйственный оборот ранее загрязненных земель, а это - приоритетное направление рационального землепользования.

Степень разработанности темы. В СССР в конце 50-х годов XX века зародилось новое научно-практическое направление в области охраны окружающей среды - рекультивация нарушенных земель.

К настоящему времени разработаны и реализованы работы по рекультивации нарушенных земель по следующим направлениям:

- рекультивация химически загрязненных земель;

- рекультивация земель, загрязненных нефтепродуктами и нефтью;

- рекультивация земель, загрязненных тяжелыми металлами;

- рекультивация земель, загрязненных пестицидами;

- рекультивация нарушенных земель свалками;

- рекультивация и обустройство полигонов ТБО;

- рекультивация земель, нарушенных при подземных горных работах;

- рекультивация земель, нарушенных при строительстве и эксплуатации линейных сооружений (А.И. Голованов, В.И. Сметанин и др., 2009 г.).

Существующие технологии восстановления почв: механические, физико-химические и биологические, как правило, применяются изолировано друг от друга и не являются универсальными. В связи с этим назрела необходимость разработки комплексной технологии ремедиации техногенно-нарушенных земель, позволяющей осуществлять детоксикацию нефтезагрязненных почв, улучшать их физико-химические и биологические свойства.

Цель работы - экологическая ремедиация нефтезагрязненных земель с целью их возврата в хозяйственный оборот на примере зоны воздействия Волгоградского нефтеперерабатывающего завода.

Задачи исследований:

- осуществить аналитический обзор существующих способов, методов, препаратов для рекультивации нефтезагрязненных земель;

- провести исследования экологического состояния почвенного покрова территорий зоны воздействия ООО "ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка": территории размещения комплекса очистных сооружений; территории санитарно-защитной зоны и территории размещения полигона твердых промышленных отходов;

разработать препараты на основе природных минералов для биоремедиации техногенно-нарушенных земель;

- разработать технологию экологической ремедиации нефтезагрязненных земель, состоящей из двух этапов: биоремедиация и фиторемедиация почв;

- разработать технические и агротехнические мероприятия по реализации технологии экоремедиации земель;

- провести опытно-промышленную апробацию технологий экоремедиации нефтезагрязненных загрязненных земель, отличающихся применяемыми препаратами (один на основе вермикулита, другой - перлита);

- определить наиболее эффективное сочетание препарата и фиторемедианта, используемых в технологии экологической ремедиации нефтезагрязненных земель;

- на основе компьютерного моделирования процессов биоремедиации и фиторемедиации нефтезагрязненных земель получить функции прогнозирования поведения экосистемы при реализации разработанной технологии;

- провести оценку эколого-экономического эффекта от реализации разработанной технологии.

Научная новизна работы:

- впервые разработана технология экоремедиации нефтезагрязненных земель, основанная на двух взаимодополняющих и взаимосвязанных этапах: биоремедиация и фиторемедиация;

- разработана технологическая схема поэтапной реализации технологии экоремедиации техногенно-нарушенных земель;

- для восстановления нефтезагрязненных почв созданы эффективные и инвестиционно привлекательные ремедианты на основе минералов природного происхождения, обладающие высокой скоростью деструкции углеводородов нефти и возможностью очистки земель с очень высоким уровнем загрязнения;

- построены регрессионные модели зависимости процессов биоремедиации и фиторемедиации нефтезагрязненных земель от времени;

- получены функции прогнозирования поведения экосистемы при реализации разработанной технологии экоремедиации.

Теоретическая и практическая значимость работы заключается в том,

что:

- результаты диссертационной работы могут быть использованы в учебном процессе кафедры "Мелиорация земель и природообустройство" Волгоградского государственного аграрного университета;

- полученные функции прогнозирования поведения экологической системы могут быть использованы экологическими службами нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятий (в том числе и отделом экологии Волгоградского нефтеперерабатывающего завода) при моделировании процессов загрязнения и очистки техногенно-нарушенных земель;

- возможность внедрения разработанной технологии экоремедиации нефтезагрязненных земель рекомендована к рассмотрению на техническом совете ООО "ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка" (см. Приложение 3.1. "Акт выполненных работ").

Промышленное применение данной технологии позволит за счет значительного снижения содержания нефтепродуктов в почвах улучшить состояние земель в зоне влияния промышленных предприятий, а также за счет восстановления естественного состояния земель сократить площадь нефтезагрязненных территорий.

Методология и методы исследований.

Теоретические исследования основаны на аналитическом обобщении известных научных и технических результатов. Экспериментальные исследования выполнены с использованием стандартных и частных методик с последующей обработкой с применением лицензированной программы "РТС МаШсаё 14.0". Исчисление размера предотвращенного вреда, причиненного почвам, осуществлялось согласно "Методики исчисления размера вреда, причиненного почвам, как объекту охраны окружающей среды", утвержденной Приказом Минприроды России от 08 июля 2010 г. № 238.

Положения, выносимые на защиту:

- технология экологической ремедиации техногенно-нарушенных земель и принципы ее реализации;

препарат на основе природного минерала (вермикулита) для биоремедиации земель, загрязненных нефтепродуктами;

- регрессионные модели зависимости процессов биоремедиации и фиторемедиации нефтезагрязненных земель от времени, заключающиеся в применении препарата на основе вермикулита и сахарного сорго.

Степень достоверности и апробация результатов обоснована и подтверждена:

- результатами лабораторных исследований, полученных в аккредитованной лаборатории ООО "ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка";

- построенными регрессионными моделями зависимости процессов биоремедиации и фиторемедиации земель от времени и функциями прогнозирования поведения экосистемы при реализации комплексной технологии экоремедиации нарушенных земель,

- полученными в ходе проведения регрессионного и корреляционного анализов результатов экспериментальных исследований с применением лицензированной программы "РТС МаШсас! 14.0";

- результатами исчисления размера предотвращенного вреда, причиненного почвам, согласно "Методики исчисления размера вреда, причиненного почвам как объекту охраны окружающей среды".

Научные положения диссертационной работы докладывались на международных научно-практических конференциях: "Мелиорация в России -традиции и современность" (Москва, 2012 г.), "Интеграция науки и производства. Стратегия устойчивого развития АПК России в ВТО" (Волгоград, 2013 г.), "Актуальные проблемы социально-экономического развития Прикаспийского региона в условиях инновационной экономики" (Элиста, 2012 г.), "Экологические проблемы природных и урбанизированных территорий" (Астрахань, 2012 г.), "Экологическая безопасность регионов России и риск от техногенных аварий и катастроф" (Пенза, 2012 г.); на международной научной конференции "Качество внутреннего воздуха и окружающей среды" (Будапешт, 2012 г.).

Личный вклад автора состоит в разработке технологии экологической ремедиации, а также в непосредственном проведении опытных исследований на экспериментальных участках техногенно-нарушенных земель. Автором проведен

анализ результатов натурных и лабораторных исследований с учетом обобщения литературных источников, и принято участие в разработке математических моделей процессов загрязнения и очистки техногенно-нарушенных земель. По результатам анализа полученных результатов автором произведен эколого-экономический расчет эффективности применения разработанной технологии.

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 16 научных работ, в том числе 3 статьи - в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК РФ, и 1 монография общим объемом - 33,32 п.л. (5,34 п.л. приходятся на долю автора).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов, списка использованных источников и литературы. Работа представлена на 175 страницах компьютерного текста, содержит 52 таблицы, 27 рисунков, 3 приложения. Список литературы содержит 184 источника, из них - 28 на иностранном языке.

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Анализ проблемы существования земель, загрязненных нефтепродуктами, в России и за рубежом

Антропогенная деятельность, включая использование природных ресурсов, приводит к нарушению геологического и биологического круговоротов веществ в природе. Поэтому человек стремится снизить негативное влияние на природу путем различных природоохранных мероприятий, направленных на сохранение, улучшение и восстановление утраченного первоначального состояния природных компонентов. Эта деятельность в целом получила название природообустройство. Она складывается из мелиорации земель, рекультивации и природоохранного строительства.

Началом рекультивации земель как вида инженерной деятельности можно считать 1926 год, когда началось восстановление земель, нарушенных горными работами в штате Индиана (США). В бывшем СССР рекультивацию земель стали проводить с 1959 года: в России - при добыче угля, на Украине - при добыче железных руд, в Эстонии - при добыче сланцев.

Первоначально рекультивацию включали в проекты по разра